JP2000125463A - Device for controlling continuity and break - Google Patents
Device for controlling continuity and breakInfo
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- JP2000125463A JP2000125463A JP10294902A JP29490298A JP2000125463A JP 2000125463 A JP2000125463 A JP 2000125463A JP 10294902 A JP10294902 A JP 10294902A JP 29490298 A JP29490298 A JP 29490298A JP 2000125463 A JP2000125463 A JP 2000125463A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Breakers (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は車輌における複数の
電力負荷を制御する制御装置、特に負荷短絡等により異
常な過電流が流れうるような集積回路の安全,安価,且
つ木目細かな保護機能を有する導通,遮断制御装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a plurality of power loads in a vehicle, and more particularly, to a safe, inexpensive and detailed protection function for an integrated circuit in which an abnormal overcurrent can flow due to a load short circuit or the like. The present invention relates to a conduction and cutoff control device having the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の技術として一般的なのは負荷に供
給される電流を検出してこれが過度に大きくなったのを
自動的に遮断する方式である。これをMOSFET(Metal Oxi
deSemiconductor Field Effect Transistor)に応用し
たものとして、特開昭61−261920号,特開昭62−11916
号,特開昭62−143450号,特開昭63−87128号等多くの
公知技術が開示されている。しかし、これらの電流検出
手法は時として不具合を生ずる。例えば自動車のヘッド
ランプ等の負荷においてはオフ状態から点灯開始に移行
する際の瞬時的な大電流を遮断すると円滑な点灯動作を
損なう。即ち点灯するまで著しい時間を要し、必要なタ
イミングでの点灯を阻害する、従って、この定常の使用
状態での急激な電流は必要不可欠である。このため、電
流ではなく温度をモニタすることで負荷の短絡や定常負
荷の瞬時電流を許容し、更に異常な短絡事故時には自動
的に遮断するような動作が特願平8−303018 号開示の技
術により具現される。ところが筆者らは本技術によって
も回避できない更なる問題に直面した。それは多数の負
荷が1チップの集積回路で制御されている場合である。
過電流異常検出方式を用いる場合、過電流異常の都度、
遮断状態に移行させ、自動復帰しないようにしてしまう
とノイズによる誤動作に対して弱くなる。即ちごく瞬間
的,突発的に発生する大電流で一旦遮断状態に移行して
復帰しないとユーザーにとって使い勝手が低下する。過
電流状態から遮断状態に移行後、異常検出電流を下回っ
た瞬間に導通復帰するようにすると、ある程度電流を制
限できるが、継続して負荷短絡が発生している場合に半
導通状態が続き、温度上昇や素子劣化を招く。また、過
温度を検出する方式では同一チップ上のどの素子が発熱
して異常温度になっているのかが特定できない。また、
一般的に温度検出を実現する回路のバラツキは無視でき
ず、精度を上げようとすれば非常に高価な装置とならざ
るを得ない。2. Description of the Related Art As a conventional technique, a general method is to detect a current supplied to a load and automatically cut off an excessive increase in the current. This is called MOSFET (Metal Oxi
As an application to a deSemiconductor Field Effect Transistor, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-261920 and 62-11916
And a number of known techniques such as JP-A-62-143450 and JP-A-63-87128. However, these current sensing techniques sometimes suffer. For example, in a load such as a headlamp of an automobile, if a momentary large current is cut off from the off state to the start of lighting, a smooth lighting operation is impaired. That is, it takes a remarkable time until the lamp is turned on, which hinders the lighting at a required timing. Therefore, the rapid current in the steady use state is indispensable. For this reason, the operation disclosed in Japanese Patent Application No. 8-303018 discloses an operation in which a short circuit of a load or an instantaneous current of a steady load is permitted by monitoring the temperature, not the current, and the current is automatically cut off when an abnormal short circuit occurs. Embodied by However, the authors faced further problems that could not be avoided by this technology. That is when many loads are controlled by one chip integrated circuit.
When using the overcurrent abnormality detection method, every time an overcurrent abnormality occurs,
If the state is shifted to the cut-off state and the automatic return is not performed, it becomes weak against malfunction due to noise. That is, if the state is temporarily shifted to the cut-off state with a large current that is generated instantaneously or suddenly and is not restored, the usability for the user is reduced. After the transition from the overcurrent state to the cutoff state, if the current returns to below the abnormality detection current, the current can be limited to some extent, but if the load short circuit occurs continuously, the semiconductive state continues, This leads to temperature rise and element deterioration. Further, in the method of detecting an excessive temperature, it is not possible to specify which element on the same chip generates heat and is at an abnormal temperature. Also,
Generally, the variation in the circuit for realizing the temperature detection cannot be ignored, and if the accuracy is to be improved, the device must be very expensive.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】以上のように温度ある
いは電流によって単一の保護機能しか有しない電力素子
では複数の負荷への電流の導通,遮断を制御する素子の
異常に感知して自動遮断したり、適宜復帰する制御が不
可能である。また電流もしくは温度の異常を各負荷毎に
検出して遮断する方法では回路構成が複雑で高価なもの
となってしまう。本発明は、電力素子を導通状態での電
流保護と、これよりも若干反応は遅いが確実に異常を検
知できる過温度保護機能とを両立させつつ、異常な状態
にある電力素子を特定でき、簡単な回路構成で安価に実
現できる改善された導通,遮断制御装置を提供する。As described above, in a power element having only a single protection function depending on temperature or current, an automatic shutdown is performed by detecting an abnormality in an element for controlling conduction and interruption of current to a plurality of loads. And it is not possible to perform control to return to the appropriate state. Further, the method of detecting and interrupting an abnormality in current or temperature for each load causes a complicated and expensive circuit configuration. The present invention can identify a power element in an abnormal state while achieving both current protection in a conductive state of the power element and an over-temperature protection function that is slightly slower than this but can reliably detect an abnormality, Provided is an improved conduction / cutoff control device which can be realized at a low cost with a simple circuit configuration.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
は、電力素子の電流異常を検出する手段、上記電力素子
付近の温度異常を監視する手段、ほぼ一定の周期、或い
は、記憶素子等に予め記憶された時間間隔により設定さ
れるタイミングに応じて、前記電流異常と温度異常との
情報を元に前記電力素子の導通,遮断を制御する手段等
である。Means for solving the above problems include a means for detecting a current abnormality of a power element, a means for monitoring a temperature abnormality near the power element, a substantially constant cycle, or a storage element. Means for controlling conduction and interruption of the power element based on the information on the current abnormality and the temperature abnormality in accordance with a timing set by a previously stored time interval.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】本発明における発明の一実施例を
図1のブロック図を用いて説明する。図1において1は
負荷10a〜10dを制御するための制御信号21a〜
21dを出力するマイクロプロセッサ、2は負荷に電力
を供給する電源、3a〜3dは負荷への電流の導通,遮
断を制御する(スイッチ)電力素子9a〜9dに流れる
電流の異常状態を検出する過電流検出回路、4a〜4d
はスイッチ電力素子9の発熱異常を検出する温度異常検
出器27から出力される過温度検出信号12と上記過電
流検出回路3から出力される過電流検出信号15a〜1
5dとの論理積演算を行うゲート素子であり、ラッチセ
ット信号17a〜17dを出力する。5a〜5dは状態
を保持するためのラッチ回路、6a〜6dはラッチ回路
5から出力されるラッチ信号18a〜18dと過電流検
出回路3から出力される過電流リミット信号16a〜1
6dの論理和演算を行うゲート素子、7a〜7dはゲー
ト素子6から出力される遮断信号19a〜19dによっ
て(スイッチ)電力素子9のゲート電圧23a〜23d
を制御する遮断回路、8a〜8dは(スイッチ)電力素子
9に流れる電流量に対しほぼサイズ比に等しい量のミラ
ー電流39a〜39dを流すための半導体素子、11a
〜11dは入力回路、22a〜22dは入力信号であ
る。また100は論理回路であり、電源電圧に応じてリ
セット発生器90で生成されるリセット信号91と、パ
ルス発生器26で生成される再復帰パルス14に応じ
て、ラッチ回路5を初期状態にクリアするラッチクリア
信号14a〜14dを生成する。また、パルス発生器2
6には、外部(例えばマイクロプロセッサ)から再復帰
パルス14の周期を設定するための設定信号200が入
力される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes control signals 21a to 21d for controlling loads 10a to 10d.
A microprocessor that outputs 21d, 2 is a power supply that supplies power to the load, 3a to 3d are switches (switches) that control conduction and interruption of current to the load, and are switches that detect abnormal states of currents flowing through the power elements 9a to 9d. Current detection circuit, 4a-4d
Are over-temperature detection signals 12 output from a temperature abnormality detector 27 for detecting an abnormal heating of the switch power element 9 and over-current detection signals 15a to 15 output from the over-current detection circuit 3.
This is a gate element that performs a logical AND operation with 5d, and outputs latch set signals 17a to 17d. 5a to 5d are latch circuits for holding a state, 6a to 6d are latch signals 18a to 18d output from the latch circuit 5 and overcurrent limit signals 16a to 1 output from the overcurrent detection circuit 3.
The gate elements 7a to 7d which perform the OR operation of 6d, the gate voltages 23a to 23d of the (switch) power element 9 by the cutoff signals 19a to 19d output from the gate element 6
8a to 8d are (switch) semiconductor elements for flowing mirror currents 39a to 39d in an amount substantially equal to the size ratio to the amount of current flowing in the power element 9;
11d is an input circuit, and 22a to 22d are input signals. A logic circuit 100 clears the latch circuit 5 to an initial state in response to a reset signal 91 generated by a reset generator 90 according to a power supply voltage and a reset pulse 14 generated by a pulse generator 26. To generate latch clear signals 14a to 14d. Also, pulse generator 2
To 6, a setting signal 200 for setting the cycle of the return pulse 14 is input from the outside (for example, a microprocessor).
【0006】また、25は通信用変調器であり、ラッチ
セット信号19が入力され、マイクロプロセッサ1に対
してシリアル通信信号29を出力する。また、この通信
用変調器はマイクロプロセッサから供給される基準クロ
ック信号81によって動作するような構成となってい
る。A communication modulator 25 receives a latch set signal 19 and outputs a serial communication signal 29 to the microprocessor 1. The communication modulator is configured to operate by a reference clock signal 81 supplied from a microprocessor.
【0007】また、20はスイッチ電力素子9に電流が
流れた際に発生する温度上昇を検出する温度検出器であ
り、温度検出電圧69を出力する。[0007] A temperature detector 20 detects a temperature rise generated when a current flows through the switch power element 9, and outputs a temperature detection voltage 69.
【0008】また13は、上記回路が1チップ上に集積
された集積回路であり、71a〜71dは負荷10が接
続されている端子の出力端子電圧である。Reference numeral 13 denotes an integrated circuit in which the above circuits are integrated on one chip, and reference numerals 71a to 71d denote output terminal voltages of terminals to which the load 10 is connected.
【0009】図中9a,9b,9c,9dの(スイッ
チ)電力素子はバイポーラトランジスタ,サイリスタ等
でも構成されうるが、ここでは代表的例としてMOS−
FETを用いて説明する。半導体素子8a〜8dに、
(スイッチ)電力素子9に流れる電流に対するサイズ比
(例えば1/100)で電流39a〜39d(ミラー電
流)を流すことで極僅かの電流で負荷電流の監視ができ
る。負荷に直列に抵抗を挿入し、その両端の電位差を監
視することで代用できるが、この場合抵抗で消費される
無駄な電力が大きいため、本例のように極僅かな電流を
分流させて抵抗の電圧降下を監視する方法が電力的に有
利である。The (switch) power elements 9a, 9b, 9c and 9d in the figure can be constituted by bipolar transistors, thyristors and the like.
Description will be made using an FET. In the semiconductor elements 8a to 8d,
(Switch) By supplying currents 39a to 39d (mirror current) at a size ratio (for example, 1/100) with respect to the current flowing through the power element 9, the load current can be monitored with a very small current. It can be substituted by inserting a resistor in series with the load and monitoring the potential difference between both ends, but in this case, the wasted power consumed by the resistor is large. The method of monitoring the voltage drop of the power is advantageous in terms of power.
【0010】図1では同様な4回路をサフィックスa,
b,c,dとして示したが、回路の数は4に限らず、任
意整数(N)個に拡張可能である。In FIG. 1, four similar circuits are represented by a suffix a,
Although shown as b, c, and d, the number of circuits is not limited to four and can be extended to any integer (N).
【0011】上記実施例は以下の各詳細構成図に記す各
ブロックから構成され、本件所望の改善された動作を概
ね以下に纏める処理により実現する。即ち、サフィック
スaの回路で代表的に示すと負荷10aを導通させる場
合、まずマイクロプロセッサ1が制御信号21aを出力
する。更に21aは要素13の内部で信号22aとして
認識される。通常の場合、(スイッチ)電流素子9aが
導通状態に移行すると負荷10aは予定された電流範囲
内の電流を要素9aに流す。ところが何らかの異常(例
えば負荷10aの短絡)により過大な電流が流れた場合
には、要素3a(及び出力信号16a)である程度の電
流制限がなされるにしろ、依然として既定値より過大な
値が流れたとして異常検出結果信号15aをハイ電位と
する。検出した異常信号15aと、温度検出器20及び
温度異常検出器27により検出した過温度検出信号12
との(要素4aによる)積により、ラッチ回路5aをセ
ットする。異常状態でセットされたQ出力は要素19a
を介し、遮断回路7aを遮断状態に移行させ電力素子9
aを(同時に8aも)遮断する。この状態を継続すると
再復帰ができないが、パルス発生器26は適当なインタ
ーバルをおいて再復帰トリガとなる信号14を発生し、
ラッチ回路5aをクリアしようとする。The above embodiment is composed of the respective blocks shown in the following detailed configuration diagrams, and the improved operation desired in the present invention is realized by a process generally summarized below. That is, when the load 10a is turned on as a representative of the circuit of the suffix a, the microprocessor 1 first outputs the control signal 21a. Further, 21a is recognized as a signal 22a inside the element 13. In a normal case, when the (switch) current element 9a shifts to the conducting state, the load 10a supplies a current within a predetermined current range to the element 9a. However, when an excessive current flows due to some abnormality (for example, short-circuit of the load 10a), an excessive value still flows from the predetermined value even though the current is limited to some extent in the element 3a (and the output signal 16a). To set the abnormality detection result signal 15a to the high potential. The detected abnormal signal 15a and the over-temperature detection signal 12 detected by the temperature detector 20 and the temperature abnormality detector 27
(According to the element 4a) sets the latch circuit 5a. The Q output set in the abnormal state is the element 19a
The interruption circuit 7a is shifted to the interruption state via the
a (and simultaneously 8a). If this state is continued, it is not possible to return again, but the pulse generator 26 generates the signal 14 serving as a return trigger at appropriate intervals,
Attempt to clear latch circuit 5a.
【0012】ラッチ回路5aのセット信号が低電位にあ
る場合、異常状態は解除されており、クリア信号をもっ
てQ出力はロウに反転する。ここで入力信号22aがハ
イ電位にあれば再び(スイッチ)電力素子9aは導通状
態に移行せられる。このようにしてノイズ等による誤動
作をなくし、しかも確実な保護を施すことができる。次
にこの実施例の各部の詳細動作を、以下の詳細構成図、
及びタイミングチャート図2〜図11を用いて説明す
る。When the set signal of the latch circuit 5a is at a low potential, the abnormal state has been released, and the Q output is inverted to low with the clear signal. Here, if the input signal 22a is at the high potential, the (switch) power element 9a is shifted to the conducting state again. In this manner, malfunctions due to noise and the like can be eliminated, and moreover, reliable protection can be provided. Next, the detailed operation of each part of this embodiment will be described in the following detailed configuration diagram,
A description will be given with reference to FIGS.
【0013】図2は入力回路11a〜11dの一例を示
す構成図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the input circuits 11a to 11d.
【0014】図2において、31aは基準電圧、32a
は比較器である。このような構成により、マイクロプロ
セッサからの制御信号21aが入力され、基準電圧31
a以上になると入力信号22aにハイを出力する。比較
器32aは信号21a上のノイズに対して強化し、出力
に確実な論理信号を出力するためのものであり、トラン
ジスタによるバッファ回路で構成することも勿論可能で
ある。入力信号22aは、遮断回路7aを経由してスイ
ッチ電力素子9aのゲート端子へと入力される。In FIG. 2, 31a is a reference voltage, 32a
Is a comparator. With such a configuration, the control signal 21a from the microprocessor is input and the reference voltage 31
When the value is equal to or larger than a, the input signal 22a is output high. The comparator 32a is for strengthening the noise on the signal 21a and outputting a reliable logic signal at the output, and it is of course possible to configure the comparator 32a with a buffer circuit using transistors. The input signal 22a is input to the gate terminal of the switch power element 9a via the cutoff circuit 7a.
【0015】次に図3を用いて遮断回路7a〜7dにつ
いて説明する。遮断回路7aは図3のように、遮断信号
19aによってスイッチが切り替えられるような構成と
なっている。通常状態(19a:ロウ)ではスイッチは
60a端子に接続されているので、入力信号22aに従
ってゲート電圧23aは変化する。即ち(後述する図8
に示すように)入力電圧22aがハイとなると、ゲート
電圧23aもハイとなり、(スイッチ)電力素子9aが
ON状態となって、電源2から負荷10aに電流が流れ
る。Next, the shutoff circuits 7a to 7d will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the shutoff circuit 7a is configured so that a switch can be switched by the shutoff signal 19a. In the normal state (19a: low), since the switch is connected to the terminal 60a, the gate voltage 23a changes according to the input signal 22a. That is, (see FIG. 8 described later)
When the input voltage 22a goes high (as shown in FIG. 4), the gate voltage 23a also goes high, the (switch) power element 9a is turned on, and current flows from the power supply 2 to the load 10a.
【0016】更に図4により、過電流検出回路3a〜3
dについて簡単に説明する。図中33a,35aは比較
器、34a,36aは一定電圧信号41a,42aを出
力する定電圧源、37a,38aはインバータ(反転
器)、43aは抵抗(素子)、39aは電流信号である。
電流39aは半導体素子(例えばMOS−FET)8a
に流れる電流を示す。今、定常負荷電流を100ミリア
ンペア、素子9aと素子8aのサイズ比が100対1、
前記のように分流して得た電流39aが定常時に1ミリ
アンペア、抵抗43aの抵抗値が0.2 キロΩである場
合を想定する。定常の負荷電流において39aは1ミリ
アンペアであるから43aの電圧降下は0.2 ボルトで
ある。ここで負荷に流れる最大制限電流を10倍、つま
り1アンペアで制限したい場合、抵抗43aの電圧降下
2ボルトを検出することが必要となる。電源電圧を12
ボルトと過程すると、電圧41aを10ボルトとするこ
とで信号16aに最大制限電流以上でハイになる信号を
得られる。なぜなら電圧40aは定常電流の10倍時に
約10ボルトそれ以上では10ボルト以下の電位となる
からである。つまり40aは抵抗43aによって生じた
降下電圧であり、電源電圧−(抵抗43a×電流39
a)なる値となる。Referring to FIG. 4, overcurrent detection circuits 3a-3
d will be briefly described. In the figure, 33a and 35a are comparators, 34a and 36a are constant voltage sources for outputting constant voltage signals 41a and 42a, 37a and 38a are inverters (inverters), 43a is resistors (elements), and 39a is a current signal.
The current 39a is a semiconductor element (for example, a MOS-FET) 8a
Shows the current that flows through. Now, the steady load current is 100 mA, the size ratio between the element 9a and the element 8a is 100: 1,
It is assumed that the current 39a obtained by shunting as described above is 1 milliamp in a steady state, and the resistance value of the resistor 43a is 0.2 kΩ. At steady load current 39a is 1 milliamp, so the voltage drop at 43a is 0.2 volts. Here, when it is desired to limit the maximum limiting current flowing to the load by 10 times, that is, by 1 amp, it is necessary to detect a voltage drop of 2 volts in the resistor 43a. Power supply voltage 12
In the case of volts, by setting the voltage 41a to 10 volts, a signal which becomes high at the maximum limit current or more can be obtained as the signal 16a. This is because the voltage 40a has a potential of 10 volts or less when the voltage is about 10 volts or more at 10 times the steady-state current. That is, 40a is a voltage drop caused by the resistor 43a, and is equal to the power supply voltage− (the resistance 43a × the current 39
a).
【0017】同様にして電圧42aを11ボルトと設定
する。すると定常の5倍程度の電流が流れると電圧信号
40aは11ボルト近傍になり、それ以上の電流が流れ
ると11ボルトを更に下回るようになり、結果的に信号
15aにハイ電位を生ずる。本例のポイント45,46
間に適当な抵抗を挿入すれば電圧源34a,36aの電
位を何れか一方に統一し、共通化することも可能であ
る。Similarly, the voltage 42a is set to 11 volts. Then, when a current of about five times the steady state flows, the voltage signal 40a becomes close to 11 volts, and when the current exceeds that, the voltage signal 40a falls further below 11 volts. As a result, a high potential is generated in the signal 15a. Points 45 and 46 of this example
If an appropriate resistor is inserted in between, it is possible to unify the potential of the voltage sources 34a and 36a to one of them and to share them.
【0018】さて次にこの状態で図1及び図8のタイミ
ングチャートに示すように、負荷10aの両端が短絡
し、ショート状態になった場合は、以下のような動作と
なる。Next, in this state, as shown in the timing charts of FIGS. 1 and 8, when the both ends of the load 10a are short-circuited and the short-circuit state occurs, the following operation is performed.
【0019】負荷が短絡され、またスイッチ電力素子9
aはONしているので、電源からスイッチ電力素子9a
に通常状態と比較して非常に大きな電流が流れる。If the load is shorted and the switch power element 9
Since a is ON, the switch power element 9a
An extremely large current flows in the current state.
【0020】この時、スイッチ電力素子9aと半導体素
子8aは図1に示すような構成の回路のなっているの
で、ショートによってスイッチ電力素子9aに流れる電
流とほぼ比例した量のミラー電流39aが半導体素子8
aを流れる。At this time, since the switch power element 9a and the semiconductor element 8a form a circuit having a configuration as shown in FIG. 1, a mirror current 39a of an amount substantially proportional to the current flowing through the switch power element 9a due to a short circuit is generated. Element 8
Flow through a.
【0021】上記のようなショート状態となると、瞬時
に非常に大きな電流がスイッチ電力素子9aを介して流
れるので、ミラー電流39aもこれに応じて図8のよう
に多くなり、これに従って電圧降下量は大きくなって比
較器33a,35aに入力される降下電圧40aも低下
する。そしてそれぞれの比較器に設定したしきい値電圧
41a,42aを超えると、図8に示すように過電流リ
ミット信号16a、及び過電流検出信号15aが出力さ
れる。In the short-circuit state as described above, a very large current instantaneously flows through the switch power element 9a, and accordingly, the mirror current 39a also increases as shown in FIG. Increases, and the voltage drop 40a input to the comparators 33a and 35a also decreases. When the threshold voltages 41a and 42a set for the respective comparators are exceeded, an overcurrent limit signal 16a and an overcurrent detection signal 15a are output as shown in FIG.
【0022】このうち、過電流検出回路3aから出力さ
れた過電流リミット信号16aはORゲート6aを介し
て遮断回路へと入力される。Of these, the overcurrent limit signal 16a output from the overcurrent detection circuit 3a is input to the cutoff circuit via the OR gate 6a.
【0023】遮断回路7aは上記した通り図3のような
構成となっている。ORゲートを介して過電流リミット
信号が入力されると、遮断信号19aがハイとなるの
で、スイッチが61a端子側に切り替えられる。これに
よりこれまでハイであったゲート電圧23aはロウとな
るので、スイッチ電力素子9aはOFFしてそれ以上電
流量が増加することを防ぐことができる。これにより、
スイッチ電力素子9aの過電流による破壊を防ぐことが
できる。The shutoff circuit 7a has a configuration as shown in FIG. 3 as described above. When the overcurrent limit signal is input via the OR gate, the cutoff signal 19a becomes high, and the switch is switched to the terminal 61a. As a result, the gate voltage 23a, which has been high until now, becomes low, so that the switch power element 9a is turned off and the current amount can be prevented from further increasing. This allows
The switch power element 9a can be prevented from being damaged by overcurrent.
【0024】次にラッチ回路5a〜5dについて図5を
用いて説明する。ラッチ回路はセット入力とクリア入力
端子とを設けており、ラッチセット信号17aによって
ラッチがセットされ、Q出力よりラッチ信号18aが出
力される。またこれまラッチクリア信号14a〜14d
によってゼロクリアされ、初期状態(Q出力:ロウ)に
リセットされる。よって上記のような負荷の短絡状態と
なり、過電流検出回路3aによって電流異常が検出さ
れ、過電流検出信号15aが出力されると同時に後述す
る過温度検出信号12が出力されると、これら2つの信
号のANDによってラッチセット信号17aが出力さ
れ、ラッチがセットされてQ出力にハイが出力される。
また、このようにしてセットされたラッチ回路は、論理
回路100によって生成されるラッチクリア信号14の
入力によって自動的にクリアされ、初期状態(Q出力:
ロウ)に自己復帰する。Next, the latch circuits 5a to 5d will be described with reference to FIG. The latch circuit has a set input and a clear input terminal. The latch is set by a latch set signal 17a, and a latch signal 18a is output from the Q output. Also, the latch clear signals 14a to 14d
, And reset to the initial state (Q output: low). Accordingly, when the load is short-circuited as described above and a current abnormality is detected by the overcurrent detection circuit 3a and the overcurrent detection signal 15a is output and the overtemperature detection signal 12 described later is output at the same time, these two The latch set signal 17a is output by the AND of the signal, the latch is set, and the Q output is output high.
The latch circuit set in this way is automatically cleared by the input of the latch clear signal 14 generated by the logic circuit 100, and is initialized (Q output:
).
【0025】次に、図6に示す温度検出器20について
詳細を説明する。Next, the temperature detector 20 shown in FIG. 6 will be described in detail.
【0026】上記のように負荷が短絡すると、スイッチ
電力素子9aを介して非常に多くの電流が流れる。上記
のように過電流リミット信号16aによって所定量以上
に電流が流れないようになっているが、図8のような過
電流リミット信号は所定量以上に電流が流れないように
ゲート電圧23aをロウに切り替えるのみなので、ロウ
に切り替えた後電流量が減少すると、図8の39aに示
すように、再び過電流が流れることとなる。よって入力
信号22aがハイとなっている期間ずっと過電流が流れ
続けることとなる。When the load is short-circuited as described above, a very large amount of current flows through the switch power element 9a. As described above, the overcurrent limit signal 16a prevents the current from flowing more than a predetermined amount. However, the overcurrent limit signal shown in FIG. 8 lowers the gate voltage 23a so that the current does not flow more than the predetermined amount. Therefore, if the amount of current decreases after switching to low, overcurrent flows again as indicated by 39a in FIG. Therefore, the overcurrent continues to flow during the period when the input signal 22a is high.
【0027】この時、スイッチ電力素子9aは半導体
(例えばMOS−FET)で構成された素子であるた
め、ON時でも若干の抵抗(ON抵抗)をもっている。
そのため、通常状態に対して上記のようなショートした
場合のように非常に大きな電流が流れた場合、スイッチ
電力素子自体がそのON抵抗によって発熱する。At this time, since the switch power element 9a is an element composed of a semiconductor (for example, MOS-FET), it has a slight resistance (ON resistance) even when it is ON.
Therefore, when a very large current flows as in the case of a short circuit as described above with respect to the normal state, the switch power element itself generates heat due to its ON resistance.
【0028】また本発明は図1のように、回路が1チッ
プ回路13上に集積されて構成されているので、上記の
ようなショート状態におけるスイッチ電力素子9aの発
熱は、チップを伝わって温度検出器20へと伝わること
になる。Further, according to the present invention, as shown in FIG. 1, since the circuits are integrated on a one-chip circuit 13, the heat generated by the switch power element 9a in the short-circuit state as described above is transmitted through the chip to the temperature. It will be transmitted to the detector 20.
【0029】温度検出器20、及び温度異常検出器27
は以下のような動作となる。Temperature detector 20 and abnormal temperature detector 27
Operates as follows.
【0030】図6は温度検出器20及び温度異常検出器
27の一回路例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a circuit of the temperature detector 20 and the abnormal temperature detector 27.
【0031】図6において、64は定電流回路、65は
ダイオード、66はすべてのダイオードの順方向電圧
(拡散電圧)である。また67は比較器、68は基準電
源であり、70は比較器の比較基準となる温度しきい値
電圧、69はダイオード拡散電圧66の温度変動によっ
て発生する温度検出電圧である。In FIG. 6, 64 is a constant current circuit, 65 is a diode, and 66 is a forward voltage (diffusion voltage) of all diodes. Reference numeral 67 denotes a comparator, reference numeral 68 denotes a reference power supply, reference numeral 70 denotes a temperature threshold voltage serving as a comparison reference of the comparator, and reference numeral 69 denotes a temperature detection voltage generated by a temperature variation of the diode diffusion voltage 66.
【0032】負荷が短絡して過電流が流れ、スイッチ電
力素子9aが発熱すると、この熱が同一チップ上に構成
されているダイオード65近傍へと伝わり、ダイオード
65付近の温度が上昇する。ダイオードの拡散電圧66
は温度が上昇すると降下するので、比較器57に入力さ
れる温度検出電圧69は温度上昇に従って((電源電
圧)−(拡散電圧66))の式に従って上昇する。この電圧
が温度しきい値電圧70を超えると、過温度検出信号1
2が出力される。When the load is short-circuited, an overcurrent flows and the switch power element 9a generates heat, this heat is transmitted to the vicinity of the diode 65 formed on the same chip, and the temperature near the diode 65 rises. Diode diffusion voltage 66
Since the temperature decreases when the temperature rises, the temperature detection voltage 69 input to the comparator 57 rises according to the temperature rise according to the equation ((power supply voltage) − (diffusion voltage 66)). When this voltage exceeds the temperature threshold voltage 70, the over-temperature detection signal 1
2 is output.
【0033】上記のように、負荷が短絡して大電流がス
イッチ電力素子9aを流れると、過電流検出回路3a及
び温度検出器20及び温度異常検出器27によって生成
された各検出信号によってラッチ回路5aがセットされ
てラッチセット信号が出力され、遮断回路7aによって
スイッチ電力素子9a(及び半導体素子8a)のゲート
電圧23aがロウとなる。As described above, when the load is short-circuited and a large current flows through the switch power element 9a, the latch circuit is activated by the detection signals generated by the overcurrent detection circuit 3a, the temperature detector 20 and the temperature abnormality detector 27. 5a is set and a latch set signal is output, and the gate voltage 23a of the switch power element 9a (and the semiconductor element 8a) becomes low by the cutoff circuit 7a.
【0034】次に、論理回路100及びリセット発生器
90,パルス発生器26について詳細を説明する。Next, the logic circuit 100, the reset generator 90, and the pulse generator 26 will be described in detail.
【0035】図7はリセット回路90の詳細を示す回路
例である。図7において、112は電源電圧、101は
比較器105の比較基準となる基準電圧であり、102
はこの基準電圧を発生する基準電源、103は比較器1
06の比較基準となる基準電圧であり、104はこの基
準電圧を発生する基準電源である。109,110は比
較器から出力される比較出力電圧、107は反転バッフ
ァであり、111は比較器出力電圧110の反転出力、
108はANDゲートであり、各比較器からの出力10
9及び111をANDして、リセット出力91を出力す
る。FIG. 7 is a circuit example showing details of the reset circuit 90. 7, reference numeral 112 denotes a power supply voltage, 101 denotes a reference voltage serving as a comparison reference of the comparator 105, and 102 denotes a reference voltage.
Is a reference power supply for generating this reference voltage, and 103 is a comparator 1
Reference numeral 06 is a reference voltage serving as a comparison reference, and reference numeral 104 is a reference power supply for generating this reference voltage. 109 and 110 are comparison output voltages output from the comparator, 107 is an inverting buffer, 111 is an inverted output of the comparator output voltage 110,
Reference numeral 108 denotes an AND gate, which outputs 10 from each comparator.
9 and 111 are ANDed and a reset output 91 is output.
【0036】図8はパルス発生器2の一回路例をあらわ
す構成図である。FIG. 8 is a block diagram showing an example of a circuit of the pulse generator 2.
【0037】図8において、52はクロック発生回路、
53はクロック発生回路で生成したクロック、51は計
数カウンタ、200は外部から入力された設定信号であ
る。比較器50によって計数カウンタ51の出力と設定
信号200より設定された設定値を比較し、計数カウン
タが所定の設定値と一致した時パルスが出力され、これ
が同期リセット回路54に入力され、計数カウンタを同
期リセットすることにより、ある所定の周期T1毎にパ
ルスが出力される再復帰パルス14が出力される。In FIG. 8, reference numeral 52 denotes a clock generation circuit,
53 is a clock generated by the clock generation circuit, 51 is a counter, and 200 is a setting signal input from the outside. The comparator 50 compares the output of the count counter 51 with the set value set by the setting signal 200, and outputs a pulse when the count counter matches a predetermined set value. Are reset synchronously to output a re-return pulse 14 in which a pulse is output every predetermined period T1.
【0038】図9は上記リセット発生器90及びパルス
発生器26の動作を説明するタイミングチャートであ
る。FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the reset generator 90 and the pulse generator 26.
【0039】電源が立ち上がると、電源電圧100が次
第に上昇し、各基準電圧101,103を超えると、図
中109,110(反転出力は111)のような信号が
出力され、この2つの信号のAND出力としてリセット
出力91が出力される。When the power supply rises, the power supply voltage 100 gradually increases. When the power supply voltage exceeds each of the reference voltages 101 and 103, signals such as 109 and 110 (inverted output is 111) in FIG. A reset output 91 is output as an AND output.
【0040】またこのリセット出力91によって計数カ
ウンタ51がリセットされ、これより所定周期T1で図
のような再復帰パルス14が出力される。The reset output 91 resets the count counter 51, so that a re-return pulse 14 as shown in the figure is output at a predetermined cycle T1.
【0041】また、設定信号200によって、比較器の
比較基準値の設定ができるので、所定周期T1の幅を場
合に応じて適当な周期に可変することができる。Further, since the comparison reference value of the comparator can be set by the setting signal 200, the width of the predetermined period T1 can be changed to an appropriate period depending on the case.
【0042】図10は論理回路100の一回路例を示す
構成図である。FIG. 10 is a block diagram showing one example of the logic circuit 100.
【0043】パルス発生器26から出力された再復帰パ
ルス14は、リセット発生器から出力されたリセット出
力91がORゲートされて、ラッチクリア信号14が出
力される。これにより、ラッチ回路5は電源が立ち上が
ると常にリセットされて初期状態に戻ることができる。The reset output 91 output from the reset generator ORs the reset output 91 output from the pulse generator 26, and the latch clear signal 14 is output. Thus, the latch circuit 5 is always reset when the power is turned on, and can return to the initial state.
【0044】図11は上記のようなラッチ回路のセッ
ト、及び再復帰信号14によるクリア動作を説明したタ
イミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart illustrating the above-described setting of the latch circuit and the clear operation by the re-return signal 14.
【0045】図中CHa,CHbと記してあるのは、図
1のa〜dまでに示した各チャンネルのうちのいずれか
を示している。In the figure, CHa and CHb indicate one of the channels shown in FIGS. 1A to 1D.
【0046】通常状態では、CHaにハイが入力する
と、これに従ってCHaのMOSゲート電圧はハイとな
り、ロウが入力するとゲート電圧はロウとなる。In a normal state, when a high level is input to CHa, the MOS gate voltage of CHa becomes high accordingly, and when a low level is input, the gate voltage becomes low.
【0047】ショートが発生した場合、上記のような動
作によって過電流,過温度が検出され、ラッチ回路のQ
出力からハイがセットされて、遮断回路7によってMO
Sのゲート電圧23がロウとなる。これによってスイッ
チ電力素子には電流が流れなくなり、その後十分な時間
が経過するので、電流,温度とも定常状態に戻る。その
後、所定周期T1毎に出力されている再復帰パルス14
によってラッチがクリアされるので、この時点でショー
トした要因が取り除かれていれば、ラッチがクリアされ
た時点で再度CHaのMOSゲートはハイとなる。When a short circuit occurs, overcurrent and overtemperature are detected by the above operation, and the Q
High is set from the output, and
The gate voltage 23 of S becomes low. As a result, no current flows through the switch power element, and a sufficient time elapses thereafter, so that both the current and the temperature return to a steady state. Thereafter, the re-return pulse 14 output every predetermined period T1
When the cause of the short circuit is removed at this time, the MOS gate of CHa becomes high again when the latch is cleared.
【0048】一方、CHbのように、再復帰パルス14
が入力される近傍のタイミングでショートが発生した場
合、ラッチ回路5のQ出力がハイにセットされてMOS
のゲート電圧23がロウになってから、ラッチが再復帰
パルス14によってクリアされるまでの時間が短くな
る。この場合、電流もしくは温度が定常状態に戻るため
の時間が足りず、ラッチがクリアされてもなお異常状態
が続いているので、再度ラッチがセットされ、ゲート電
圧はロウとなる。その後所定周期T1経過後再度再復帰
パルス14によってラッチがクリアされ、この時点で電
流,温度が定常状態となっている場合、クリア後にMO
Sゲート電圧はCHbの入力に応じてハイとなる。On the other hand, as in the case of CHb, the recovery pulse 14
When a short circuit occurs at the timing near the input of the latch circuit 5, the Q output of the latch circuit 5 is set high and the MOS
The time from when the gate voltage 23 becomes low to when the latch is cleared by the re-return pulse 14 becomes shorter. In this case, the time required for the current or temperature to return to the steady state is not enough, and the abnormal state continues even after the latch is cleared. Therefore, the latch is set again, and the gate voltage becomes low. After a predetermined period T1 has elapsed, the latch is again cleared by the re-return pulse 14, and if the current and temperature are in a steady state at this time, the MO is cleared after the clear.
The S gate voltage becomes high in response to the input of CHb.
【0049】よって負荷がショートして異常状態となり
ラッチ回路のQ出力にハイがセットされた場合でも、負
荷ショートによる異常状態が解消された後少なくとも所
定周期T1後に、ラッチ回路はクリアされ、初期状態に
自動的に再復帰され、入力信号22によってゲート電圧
23aを制御できる状態にすることができる。Therefore, even if the load is short-circuited and an abnormal state occurs and the Q output of the latch circuit is set to high, the latch circuit is cleared and the initial state is cleared at least a predetermined period T1 after the abnormal state due to the load short-circuit is resolved. Automatically, and the input signal 22 can control the gate voltage 23a.
【0050】上記で説明した各ブロックによる全体の動
作、及び効果を図12のタイミングチャートで説明す
る。The overall operation and effect of each block described above will be described with reference to the timing chart of FIG.
【0051】まずマイクロプロセッサ1から制御信号が
入力され、入力信号22aがハイとなるとスイッチ電力
素子9aがONして負荷を電流が流れ、出力端子電圧7
1aがロウとなる。この場合は定常状態なので、ミラー
電流39,温度検出電圧も定常状態となっている。First, when a control signal is input from the microprocessor 1 and the input signal 22a becomes high, the switch power element 9a is turned on, a current flows through the load, and the output terminal voltage 7
1a becomes low. In this case, since it is in a steady state, the mirror current 39 and the temperature detection voltage are also in a steady state.
【0052】この状態で、負荷10aがショート状態と
なると、図のように出力端子電圧はハイとなり、スイッ
チ電圧素子9aには大電流が流れ、同時にこの電流にほ
ぼ比例した量のミラー電流39aが図12の39aのよ
うに増加する。これにより、過電流検出回路3a中の抵
抗43aによって電圧降下が生じ、降下電圧40aは図
のように変化する。そしてこれが図中の過電流検出しき
い値41aを超えて降下すると、過電流検出信号15a
が出力される。またさらに電流が増加して電圧降下が大
きくなり、降下電圧40aが電流リミットしきい値42
aを超えると、電流リミット信号16aが出力される。
電流リミット信号16aはORゲート6aを介してその
まま遮断回路へと入力され、ゲート電圧23aをロウに
することによってスイッチ電力素子9a及び半導体素子
8aをOFFする。これによって増加を続けていた電流
は減少に転ずるが、ある所定の量まで減少して降下電圧
40aが電流リミットしきい値42a以上になると電流
リミット信号16aはロウとなってゲート電圧23aは
ハイとなり、スイッチ電力素子9a及び半導体素子8a
がONして、電流は増加に転ずる。以降これを繰り返す
ことにより、スイッチ電力素子9aを流れる電流は所定
量以上流れることがなくなり、過電流による素子の破損
等を防ぐことができる。In this state, when the load 10a is short-circuited, the output terminal voltage becomes high as shown in the figure, and a large current flows through the switch voltage element 9a, and at the same time, a mirror current 39a in an amount almost proportional to this current is generated. It increases like 39a of FIG. As a result, a voltage drop occurs due to the resistor 43a in the overcurrent detection circuit 3a, and the voltage drop 40a changes as shown in the figure. When this falls below the overcurrent detection threshold 41a in the figure, the overcurrent detection signal 15a
Is output. Further, the current further increases and the voltage drop increases, and the drop voltage 40a is reduced to the current limit threshold value 42.
If it exceeds a, a current limit signal 16a is output.
The current limit signal 16a is directly input to the cutoff circuit via the OR gate 6a, and turns off the switch power element 9a and the semiconductor element 8a by setting the gate voltage 23a to low. As a result, the current, which has been increasing, starts to decrease. However, when the current drops to a predetermined amount and the drop voltage 40a becomes equal to or higher than the current limit threshold 42a, the current limit signal 16a becomes low and the gate voltage 23a becomes high. , Switch power element 9a and semiconductor element 8a
Turns ON, and the current starts to increase. Thereafter, by repeating this, the current flowing through the switch power element 9a does not flow more than a predetermined amount, and damage to the element due to overcurrent can be prevented.
【0053】上記のように、スイッチ電力素子9aがO
NとOFFを繰り返しながら過電流が流れた状態が続く
と、内部のON抵抗によって素子が発熱する。この熱が
温度検出器20によって検出されると、温度検出電圧6
9は図のように変化する。これが温度検出しきい値70
を超えると、過温度検出信号12が出力される。この過
温度検出信号12と、上記出力されている過電流検出信
号15aのANDによってラッチセット信号17aが出
力され、ラッチ回路のQ出力は18aのようにハイにセ
ットされる。このラッチ回路出力18aはORゲートを
介して遮断回路7aに入力され、ゲート電圧23aをロ
ウにしてスイッチ電力素子9aをOFFするので、過電
流状態は解消され、電流,温度は定常状態に戻る。As described above, the switching power element 9a is
If an overcurrent continues to flow while repeating N and OFF, the element generates heat due to the internal ON resistance. When this heat is detected by the temperature detector 20, the temperature detection voltage 6
9 changes as shown in the figure. This is the temperature detection threshold 70
Is exceeded, an over-temperature detection signal 12 is output. The latch set signal 17a is output by ANDing the overtemperature detection signal 12 and the output overcurrent detection signal 15a, and the Q output of the latch circuit is set to high as indicated by 18a. The output 18a of the latch circuit is input to the cutoff circuit 7a via the OR gate, and the gate voltage 23a is set low to turn off the switch power element 9a. Thus, the overcurrent state is eliminated, and the current and temperature return to the steady state.
【0054】その後、所定周期T1毎に出力されている
再復帰パルス14によってラッチ回路がクリアされる
と、初期状態に復帰するが、この図12の例の場合、シ
ョート状態が継続しているので、上記のような動作が繰
り返される。After that, when the latch circuit is cleared by the re-return pulse 14 outputted every predetermined period T1, the latch circuit returns to the initial state. In the case of FIG. 12, the short-circuit state is continued. The above operation is repeated.
【0055】このように、本実施例のような構成によっ
て、複数の負荷を1チップ上に構成された回路によって
制御する場合でも、過電流検出と過温度検出を併用する
ことにより、素子の異常状態を確実に検出して素子の破
壊を防止することができる。また異常状態となって素子
を遮断した場合でも、所定時間その状態を保持すること
ができるので、異常状態と定常状態を繰り返した場合の
素子のon/offの繰り返しによる素子破壊を防ぐこ
とができ、また異常状態が解消された後再復帰パルスに
よって自動的に初期状態に戻るので、簡単な回路構成で
素子の自動遮断,復帰を実現することができる。また、
過電流検出回路において、過電流検出しきい値と電流リ
ミットしきい値の2種類のしきい値を設けているので、
過電流検出を行った後過温度検出をしてラッチ回路にハ
イがセットされ素子が遮断するまでの間に流れる電流量
を制限し、素子の破壊を防ぐことができる。また、過電
流と過温度が同時に発生したときのみ、ラッチ回路をセ
ットしスイッチ電力素子をOFFするので、ノイズ等に
よる瞬時的な過電流による誤動作を防止できる。As described above, even when a plurality of loads are controlled by a circuit configured on one chip by the configuration as in the present embodiment, the abnormality of the element can be obtained by using both the overcurrent detection and the overtemperature detection. It is possible to reliably detect the state and prevent the destruction of the element. Further, even when the element is shut down due to an abnormal state, the state can be maintained for a predetermined time, so that the element can be prevented from being destroyed due to repeated on / off of the element when the abnormal state and the steady state are repeated. Also, after the abnormal state is resolved, the initial state is automatically returned by the re-return pulse, so that the element can be automatically cut off and returned with a simple circuit configuration. Also,
In the overcurrent detection circuit, two types of thresholds, an overcurrent detection threshold and a current limit threshold, are provided.
After the overcurrent is detected, the overtemperature is detected, and the amount of current flowing from when the latch circuit is set high to when the element is cut off can be limited to prevent the element from being destroyed. Further, only when the overcurrent and the overtemperature occur simultaneously, the latch circuit is set and the switch power element is turned off, so that malfunction due to instantaneous overcurrent due to noise or the like can be prevented.
【0056】本発明における発明の第2実施例を図13
のブロック図を用いて説明をする。図13において、2
04は論理回路であり、電源電圧に応じてリセット発生
器90で生成されるリセット信号91と、パルス発生器
26で生成され再復帰パルス14、及びラッチ回路5か
らのQ出力18a〜18dに応じて、カウント回路20
3a〜203dのカウントイネーブルパルスとなるカウ
ント信号14a〜14dを生成する。FIG. 13 shows a second embodiment of the present invention according to the present invention.
This will be described with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 13, 2
Numeral 04 denotes a logic circuit, which corresponds to the reset signal 91 generated by the reset generator 90 according to the power supply voltage, the reset pulse 14 generated by the pulse generator 26, and the Q outputs 18a to 18d from the latch circuit 5. And the counting circuit 20
It generates count signals 14a to 14d serving as count enable pulses 3a to 203d.
【0057】またカウント回路203a〜203dに
は、リセット発生器90からのリセット信号91が入力
される。The reset signal 91 from the reset generator 90 is input to the count circuits 203a to 203d.
【0058】また、205a〜205dはカウント回路
のクリア出力であり、ラッチ回路を初期状態にクリアす
る。Reference numerals 205a to 205d denote clear outputs of the count circuit, which clear the latch circuit to an initial state.
【0059】また、201はメモリ手段で、外部より入
力された設定信号200の値を記憶し、その設定値を示
す設定信号202a〜202dをカウント回路203a
〜203dに出力する。Reference numeral 201 denotes a memory means for storing the value of the setting signal 200 input from the outside, and setting signals 202a to 202d indicating the set value to a count circuit 203a.
To 203d.
【0060】これ以外は、第1の実施例と同様である。The other points are the same as in the first embodiment.
【0061】次にこの実施例における動作を、図14,
図15を用いて説明する。Next, the operation in this embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【0062】図14は本実施例における論理回路204
の詳細を説明する構成図である。パルス発生器26から
出力された再復帰パルス14はラッチ回路からのQ出力
18a〜18dとANDゲートされ、カウント信号14a
〜14dが出力される。これにより、ラッチ回路5a〜
5dがセットされてQ出力18a〜18dがハイとなっ
た場合にのみ、カウント信号が出力される。FIG. 14 shows a logic circuit 204 in this embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram for explaining details of FIG. The return pulse 14 output from the pulse generator 26 is the Q output from the latch circuit.
AND gates 18a to 18d and count signal 14a
To 14d are output. Thereby, the latch circuits 5a to 5a
The count signal is output only when 5d is set and the Q outputs 18a to 18d go high.
【0063】図15はカウント回路203aの詳細を説
明する構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram illustrating details of the count circuit 203a.
【0064】図15において、202aは外部より設定
された設定信号、206aはカウント信号14aをカウ
ントイネーブルにしてカウントアップするアップカウン
タ、207は比較回路であり、アップカウンタ206a
からのカウント値208aと設定信号202aを比較
し、一致した場合に一致信号209aを出力する。一致
信号209aにはリセット発生器90より出力されたリ
セット信号91がORゲートされ、クリア信号205が
出力される。このクリア信号205によって、電源が立
ち上がった場合、リセット信号によりラッチ回路5aは
初期状態にリセットされ、またカウント値208aと設
定信号202aが一致した場合にも、ラッチ回路5aは
初期状態にクリアされる。また、一致した場合、アップ
カウンタ206aにもクリア信号205aが入力され、
カウント値はゼロにリセットされる。In FIG. 15, reference numeral 202a denotes a setting signal set from outside, reference numeral 206a denotes an up counter for counting up by enabling the count signal 14a, and reference numeral 207 denotes a comparison circuit.
Is compared with the setting signal 202a, and when they match, a match signal 209a is output. The reset signal 91 output from the reset generator 90 is OR gated with the coincidence signal 209a, and a clear signal 205 is output. When the power is turned on by the clear signal 205, the latch circuit 5a is reset to the initial state by the reset signal, and also when the count value 208a matches the setting signal 202a, the latch circuit 5a is cleared to the initial state. . If they match, the clear signal 205a is also input to the up counter 206a,
The count value is reset to zero.
【0065】この実施例による効果は以下の通りであ
る。The effects of this embodiment are as follows.
【0066】負荷10aによるショートによって過電流
がスイッチ電力素子9aに流れると、上記のような過電
流,過温度検出によってラッチ回路のQ出力がハイにセ
ットされ、回路が遮断される。このラッチ回路5aのQ
出力は同時に論理回路204にも入力され、ANDゲー
トが開いてカウント信号14aが出力される。このカウ
ント信号の周期は、パルス発生器26で生成される再復
帰パルスと同一の周期なので、所定周期T1となる。こ
の周期T1のカウント信号がカウント回路203aに入
力されると、アップカウンタ206aでこのカウント信
号の回数をカウントし、設定信号202aにより設定さ
れた設定値になるとクリア出力205aが出力されて、
ラッチ回路5aはクリアされる。よって、異常状態とな
ってラッチ回路にハイがセットされた後、(所定周期T
1×カウント値)後にラッチがクリアされるので、外部
から入力される設定信号202による設定値に応じて、
異常状態になってラッチがセットされてから再復帰する
までの復帰時間を自由に設定することができる。When an overcurrent flows through the switch power element 9a due to a short circuit caused by the load 10a, the Q output of the latch circuit is set high by the above-described detection of the overcurrent and the overtemperature, and the circuit is shut off. Q of this latch circuit 5a
The output is also input to the logic circuit 204 at the same time, the AND gate is opened, and the count signal 14a is output. The cycle of the count signal is the same as the cycle of the return pulse generated by the pulse generator 26, and thus becomes the predetermined cycle T1. When the count signal of the cycle T1 is input to the count circuit 203a, the number of the count signal is counted by the up counter 206a, and when the count signal reaches a set value set by the set signal 202a, a clear output 205a is output.
The latch circuit 5a is cleared. Therefore, after a high state is set in the latch circuit due to an abnormal state, (for a predetermined period T
Since the latch is cleared after (1 × count value), according to the setting value of the setting signal 202 input from the outside,
The return time from when the latch is set in an abnormal state to when the latch is restored can be freely set.
【0067】また、論理回路204内のANDゲートに
よって、ラッチ回路5にハイがセットされた場合にのみ
カウント信号14は出力されるので、異常状態となった
場合にのみアップカウンタ206aはカウントアップす
る。これによって、ラッチ回路5a〜5d毎に個別にラ
ッチのセットから復帰までの時間を設定できるので、負
荷の種類に応じた復帰時間制御を行うことができる。The count signal 14 is output only when the latch circuit 5 is set to high by the AND gate in the logic circuit 204. Therefore, the up counter 206a counts up only when an abnormal state occurs. . As a result, the time from the latch setting to the return can be set individually for each of the latch circuits 5a to 5d, so that the return time can be controlled according to the type of load.
【0068】また、図15におけるアップカウンタ20
6aについては、例えばラッチ回路の出力18aをアッ
プカウンタ206aのリセット信号として入力するよう
な構成とすることによっても、所望の動作を実現でき
る。このような構成により、ラッチ回路のQ出力にハイ
がセットされた場合にカウントアップし、ロウにクリア
された場合には初期状態にリセットされるので、上記と
同様に、スイッチ電力素子9a〜9d毎に個別にラッチ
のセットから復帰までの時間を設定し、負荷の種類に応
じた復帰時間制御を行うことができる。The up counter 20 shown in FIG.
For 6a, a desired operation can be realized by adopting a configuration in which, for example, the output 18a of the latch circuit is input as a reset signal of the up counter 206a. With such a configuration, the count is incremented when the Q output of the latch circuit is set to high and reset to the initial state when cleared to low, so that the switch power elements 9a to 9d The time from the setting of the latch to the return can be set individually for each, and the return time can be controlled according to the type of load.
【0069】次に図16により本発明の他の実施例につ
いて説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0070】図16において159はマイクロプロセッ
サ、151は中央処理ユニット、152は出力レジス
タ、154は入力レジスタ、150は通信用復調器、1
57は通信用変調器、158a〜158dは入力ピン指
令、161はタイマ、156はタイマ割り込み信号、1
59は通信割り込み信号、162は過熱状態表示ラン
プ、81は通信クロックであり、他前実施例と共通の要
素には同一番号を付加した。前記の実施例では過温度異
常,過電流異常の検出信号を基にした自動遮断動作の一
部をマイクロプロセッサの外部で処理するよう構成した
が、本実施例ではこれら保護動作の殆ど全ての制御をマ
イクロプロセッサ内で完結させようとするものである。
即ち温度異常検出信号12とNビットの過電流検出信号
15a〜15dを通信用変調器157で変調し、これを
受ける通信用復調器150で復調する。更にこれらの復
調結果と、入力ピン指令158a〜158dとから出力
レジスタ152を設定することにより出力ポートに信号
が出力される。これらの処理は中央処理ユニット151
で行われるが、処理開始のトリガ信号としてタイマ16
1及び通信用復調器150からの割り込み信号156,
159が用意されている。また入力ピン指令の模様を監
視するルーチンをメインプログラム中に埋め込めば良
い。これらの処理の例を下記図17〜図19に示す。尚
一般にNビットの系に拡張可能であるがここでは簡単の
ため、4ビットでの例を説明する。そして出力レジスタ
の各ビットをA,B,C,D、温度異常を示すビットを
I0、過電流異常を示すビットをIA,IB,IC,I
Dで示した。またマイクロプロセッサには図示しないリ
セット信号発生回路からの初期リセット信号が入力さ
れ、これにより、出力レジスタや後記するka,kb,
kc,kd等の値か零化されるものとする。ka,k
b,kc,kdについて詳しくは後述するが、負荷が継
続して短絡状態にある場合等に導通試行を永遠に継続す
ることは電力素子の劣化につながるため、これを適当な
回数(M)で打ち切るために用意したカウンタであり、
マイクロプロセッサ内(外付けも可能)のメモリ素子を
用いることで実現できる、という説明にとどめる(本実
施例では試行回数カウンタ値と銘々しておく)。また通
信用変復調器150,157間はシリアル(時間軸上に
直列に並べた信号列)通信で行われるものとし、このた
めのクロックはマイクロプロセッサ159側から要素1
3へライン81によって供給され、これに同期してI
0,IA,IB,IC,ID等の信号列が通信信号ライ
ン29を介してマイクロプロセッサ側に返されるものと
する。またタイマ161に設定されるカウント値は、前
記した時間T1を計数し、周期T1の割り込みパルス1
59を出力するよう設定される。つまり導通試行を繰り
返すインターバルT1を本タイマにて設定する。又、本
例ではクロック81の周期はタイマ割り込み信号159
のそれよりも充分短い、即ち充分速い速度で通信がなさ
れることを想定している。また同時に通信速度は過温
度,過電流異常信号を充分速い速度でマイクロプロセッ
サ159に伝達されるものとする。もし、この速度が十
分速くないと、電力素子が過熱状態で継続的に導通,破
壊に陥ることとなる。本実施例の構成で十分な通信速度
を得られない場合には、各ビットの情報を多ピン並列伝
送で通信する等の手段を講ずる。尚図中の過電流検出回
路3a〜3dの動作は図1の実施例と同様であり、信号
16a〜16dで過電流時に自動的に遮断することによ
り電流を制限するためのものである。In FIG. 16, 159 is a microprocessor, 151 is a central processing unit, 152 is an output register, 154 is an input register, 150 is a communication demodulator,
57 is a communication modulator, 158a to 158d are input pin commands, 161 is a timer, 156 is a timer interrupt signal, 1
59 is a communication interrupt signal, 162 is an overheat state indicator lamp, 81 is a communication clock, and the same numbers are added to the elements common to the other embodiments. In the above-described embodiment, a part of the automatic shut-off operation based on the detection signals of the over-temperature abnormality and the over-current abnormality is processed outside the microprocessor, but in the present embodiment, almost all of these protection operations are controlled. Is to be completed in the microprocessor.
That is, the temperature abnormality detection signal 12 and the N-bit overcurrent detection signals 15a to 15d are modulated by the communication modulator 157 and demodulated by the communication demodulator 150 which receives the signals. Further, a signal is output to the output port by setting the output register 152 based on these demodulation results and the input pin commands 158a to 158d. These processes are performed by the central processing unit 151.
The timer 16 is used as a trigger signal for starting the processing.
1 and an interrupt signal 156 from the demodulator 150 for communication.
159 are prepared. Also, a routine for monitoring the input pin command pattern may be embedded in the main program. Examples of these processes are shown in FIGS. In general, it can be extended to an N-bit system, but for simplicity, a 4-bit example will be described. Each bit of the output register is A, B, C, D, a bit indicating a temperature abnormality is I0, and a bit indicating an overcurrent abnormality is IA, IB, IC, I
D. Further, an initial reset signal from a reset signal generating circuit (not shown) is input to the microprocessor, whereby the output register and ka, kb,
It is assumed that values such as kc and kd are zeroized. ka, k
Although details of b, kc, and kd will be described later, continuing the conduction trial forever when the load is continuously in a short-circuit state leads to deterioration of the power element. It is a counter prepared to terminate,
The description is limited to the fact that this can be realized by using a memory element in the microprocessor (which can also be externally attached) (in this embodiment, this is referred to as a trial counter value). Communication between the communication modulators and demodulators 150 and 157 is performed by serial communication (a signal sequence serially arranged on the time axis), and a clock for this is transmitted from the microprocessor 159 to the element 1.
3 via line 81, synchronously with I
It is assumed that a signal sequence such as 0, IA, IB, IC, and ID is returned to the microprocessor via the communication signal line 29. The count value set in the timer 161 counts the time T1 described above,
59 is set to be output. That is, the timer sets the interval T1 for repeating the conduction trial. In this example, the cycle of the clock 81 is the timer interrupt signal 159.
It is assumed that communication is performed at a sufficiently short speed, that is, at a sufficiently high speed. At the same time, the communication speed is such that an overtemperature and overcurrent abnormality signal is transmitted to the microprocessor 159 at a sufficiently high speed. If this speed is not fast enough, the power element will continuously conduct and break down in an overheated state. If a sufficient communication speed cannot be obtained with the configuration of the present embodiment, measures such as communicating information of each bit by multi-pin parallel transmission are taken. The operation of the overcurrent detection circuits 3a to 3d in the figure is the same as that of the embodiment of FIG. 1, and is for limiting the current by automatically interrupting the overcurrent with the signals 16a to 16d.
【0071】さて処理フロー図17により、通信割り込
み処理の概要を説明する。マイクロプロセッサ159内
の中央処理ユニット151は一連のシリアルデータを受
けると1単位受け取るごとに割り込み処理要素を受け取
る。1単位の情報の中には温度異常を示すビットI0が
含まれているのでまずこれをチェックする。このビット
が立っていない場合には過熱状態表示を解除すべく、図
16の信号163を非活性化させランプ162を消灯さ
せる。逆に立っている場合には過温度状態にあると考え
られるので更にIA〜IDをチェックする。前述のよう
に過温度情報はチップのある部分の温度を監視するがど
の電力素子が過熱状態にあるかまで特定できないため、
過電流状態を併せてチェックするわけである。これらI
A〜IDに対し、1が立っているビットに対応したA〜
Dのビットを0に落とす、つまり、遮断信号に置換す
る。1が立っていないビットに対しては前の状態を保持
するよう無処理とする。最後に過熱状態を示すランプを
点灯させる。以上のように過温度,過電流双方の異常信
号により遮断を促す処理は通信が一連の通信がなされる
都度頻繁になされる。Now, an outline of the communication interruption processing will be described with reference to FIG. When the central processing unit 151 in the microprocessor 159 receives a series of serial data, it receives an interrupt processing element every time one unit is received. Since one unit of information includes a bit I0 indicating a temperature abnormality, this is checked first. If this bit is not set, the signal 163 in FIG. 16 is deactivated and the lamp 162 is turned off in order to cancel the overheat state display. If the user stands upside down, it is considered that the vehicle is in an over-temperature state, so IA to ID are further checked. As mentioned above, the over temperature information monitors the temperature of a certain part of the chip, but it is not possible to specify which power element is overheated,
The overcurrent state is also checked. These I
A ~ corresponding to the bit where 1 stands for A ~ ID
The bit of D is dropped to 0, that is, replaced with a cutoff signal. No processing is performed on the bit in which 1 is not set so as to maintain the previous state. Finally, the lamp indicating the overheating state is turned on. As described above, the process of prompting the interruption by the abnormal signal of both the over-temperature and the over-current is frequently performed every time a series of communication is performed.
【0072】逆に導通を促す動作は入力ピン指令158
a〜158dの変化(特にロウ〜ハイへの変化:遮断指
令〜点灯指令への変化)時及びインターバルT1毎のタ
イミングで開始される。これらの頻度は通常前記通信割
り込みより極めて小さいのが一般的である。以下これら
の処理を図18,図19の処理フロー図で説明する。ま
ず図18に入力ピン指令158a〜158dの変化を検
出する処理例を示す。通常ピン状態をメモリ上に記憶し
ておき、これが変化したかどうかをメインルーチンやか
なり発生頻度の高いルーチンで監視する。この時もし1
58aがロウ〜ハイへ変化した場合には試行回数カウン
タ値kaをチェックする。kaは158がロウである状
態や初期状態に零にリセットする。従ってピン指令が導
通開始を促すタイミングでka=1にインクリメントさ
れる。Mは導通試行回数を規定するよう通常5〜10の
それ程大きくない整数に設定される。通常I0はロウで
あるため、本ルーチンにより入力ピン指令がハイに変化
した時点で変化したピンに対応したA〜Dの内の何れか
のビットが1にセットされる。その後前記した通信割り
込み処理ルーチンで過温度,過電流が検出された時のみ
自動遮断動作に移行せられる。Conversely, the operation for prompting conduction is performed by input pin command 158.
It is started at the time of change of a to 158d (particularly, change from low to high: change from cutoff command to lighting command) and at the timing of each interval T1. These frequencies are generally much lower than the communication interrupts. Hereinafter, these processes will be described with reference to the process flowcharts of FIGS. First, FIG. 18 shows a processing example for detecting a change in the input pin commands 158a to 158d. Normally, the pin state is stored in a memory, and whether or not this state has changed is monitored by a main routine or a routine having a considerably high frequency. If this time 1
When 58a changes from low to high, the number-of-trials counter value ka is checked. ka is reset to zero when 158 is low or in the initial state. Accordingly, ka is incremented to 1 at the timing when the pin command prompts the start of conduction. M is usually set to a not so large integer between 5 and 10 to define the number of conduction trials. Usually, since I0 is low, any one of the bits A to D corresponding to the changed pin is set to 1 when the input pin command changes to high by this routine. Thereafter, the operation is shifted to the automatic shut-off operation only when overtemperature and overcurrent are detected in the communication interrupt processing routine described above.
【0073】さて、次に図19により、タイマ割り込み
処理ルーチンの処理を説明する。このルーチンも基本的
に図18のルーチンと同様の処理を行う。ただし、本ル
ーチンのトリガはタイマ割り込み信号であり、インター
バルはT1である。ここではピン指令158と試行回数
カウンタ値(ka,kb,kc,kd)をチェックし導
通指令に対応したビット(A〜D)に1を立てる。この
際試行回数が前記Mを超える場合には0を入れる。試行
回数(ka,kb,kc,kd)はピン指令信号が0
(ロウ)である時にゼロにリセットすることで次の導通
指令に対する試行回数の計数に備える。Next, the processing of the timer interrupt processing routine will be described with reference to FIG. This routine basically performs the same processing as the routine of FIG. However, the trigger of this routine is a timer interrupt signal, and the interval is T1. Here, the pin command 158 and the number-of-trials counter value (ka, kb, kc, kd) are checked, and 1 is set to bits (A to D) corresponding to the conduction command. At this time, if the number of trials exceeds M, 0 is inserted. The number of trials (ka, kb, kc, kd) is 0 for the pin command signal.
By resetting it to zero when it is (low), it prepares for counting the number of trials for the next conduction command.
【0074】以上を総合した図16の実施例の動作を図
20の要部波形図に従い以下説明する。尚、図20中1
70〜176は時点を示し、本例においては図16の負
荷10cの両端に短絡異常が発生したものと想定する。
また、入力ピン指令を図16の158a〜158dに示
すものとし、タイマ割り込みの周期をT1、波形156
のパルス立ち上がりにてタイマ割り込み発生するものと
する。更にピン指令信号の変化は図18の処理ルーチン
により十分短い周期で監視されているものとする。ま
ず、入力ピン指令158a,158b,158dについ
ては負荷端子に異常なく通常の導通,遮断指令が入力信
号22a,22b,22dとして伝達される。一方、1
58cについては時点170においてロウ〜ハイに変化
したことが図18で示した処理ルーチンで検出され、2
2cに導通信号として表出する。22cがハイに変化し
た時、試行回数カント値kcは1にインクリメントされ
ている。この時負荷10cは短絡異常状態にあるため過
電流検出回路3c(図16)により15cにハイ(高電
位)信号として現れる。ここでこの前後の通信信号29
について示すと時点170以前には過温度,過電流双方
とも異常は検出されていない。この模様通信信号の下部
に拡大して描いた。即ち、クロック81に同期してヘッ
ダ部分から続く一連のI0,IA,IB,IC,IDは
すべてゼロである。ところが時点170を過ぎた時点で
過電流検出信号15cが1に次いで過温度検出信号12
が1に変化する。無論この時前記した電流制限動作が働
くため信号16cはハイ電位とロウ電位との間で反転動
作を繰り返している。そしてついに時点176にて通信
信号29中にI0と、ICビットに1が立って現れる。
これを受信したマイクロプロセッサは図17に示した通
信割り込み処理ルーチンの動作によって出力ビットCの
ゼロ化処理を行う。こうして信号22c電位はハイ〜ロ
ウに変化させられる。次に22cがロウ〜ハイに反転せ
しめられるのはタイマ割り込み信号156が発生する時
点171である。この時点では図19のタイマ割り込み
処理ルーチンが働き、kc=2とされると共に2度目の
導通試行動作となって22cをハイ化する。すると先に
示した過電流,過温度異常が発生し、再び自動遮断に移
行する。こうした一連の動作はkc=Mに達するまで繰
り返され、この後はピン指令158cがハイ電位にあっ
ても最早繰り返されることはない、以上の動作において
過熱状態表示ランプ162は過温度検出異常時に点灯さ
せるよう表示を行うがこれをブザー等の音源に置換する
ことも勿論可能である。The operation of the embodiment shown in FIG. 16 in which the above is integrated will be described below with reference to the waveform diagram of the main part of FIG. In addition, 1 in FIG.
Reference numerals 70 to 176 indicate time points. In this example, it is assumed that a short-circuit abnormality has occurred at both ends of the load 10c in FIG.
The input pin commands are indicated by 158a to 158d in FIG. 16, the timer interrupt cycle is T1, the waveform 156
It is assumed that a timer interrupt occurs at the rising edge of the pulse. Further, it is assumed that the change of the pin command signal is monitored in a sufficiently short cycle by the processing routine of FIG. First, for the input pin commands 158a, 158b, 158d, normal conduction and cutoff commands are transmitted to the load terminals as input signals 22a, 22b, 22d without abnormality. Meanwhile, 1
Regarding 58c, the change from low to high at time point 170 is detected by the processing routine shown in FIG.
This is shown as a conduction signal in FIG. 2c. When 22c changes to high, the trial count kt value kc has been incremented to one. At this time, since the load 10c is in a short-circuit abnormal state, it appears as a high (high potential) signal at 15c by the overcurrent detection circuit 3c (FIG. 16). Here, before and after the communication signal 29
Before the time point 170, no abnormality is detected in both the overtemperature and the overcurrent. This pattern is drawn below the communication signal. That is, a series of I0, IA, IB, IC and ID following the header portion in synchronization with the clock 81 are all zero. However, when the overcurrent detection signal 15c becomes 1 after the time 170,
Changes to 1. Needless to say, at this time, since the above-described current limiting operation is performed, the signal 16c repeats the inversion operation between the high potential and the low potential. Finally, at time 176, I0 appears in the communication signal 29, and 1 appears in the IC bit.
The microprocessor that has received this performs the zeroing processing of the output bit C by the operation of the communication interrupt processing routine shown in FIG. Thus, the potential of the signal 22c is changed from high to low. Next, 22c is inverted from low to high at the time point 171 when the timer interrupt signal 156 is generated. At this time, the timer interrupt processing routine of FIG. 19 is activated, and kc = 2 is set, and a second conduction trial operation is performed to raise 22c. Then, the above-mentioned overcurrent and overtemperature abnormalities occur, and the operation shifts to automatic shutoff again. Such a series of operations is repeated until kc = M is reached, and thereafter, it is no longer repeated even if the pin command 158c is at the high potential. In the above operation, the overheat state display lamp 162 is turned on when the overtemperature detection is abnormal. The display is performed so as to make it sound, but it is of course possible to replace this with a sound source such as a buzzer.
【0075】本実施例において自動的に導通を試行する
回数を(ka等に)設定して制限したが個別のタイマ等
を用いて時間制限により実現することも可能である。ま
た実施例においては温度検出器を1個のみとして説明し
たが電力素子の数量が多くチップ内の数箇所にブロック
化して分散配置されている場合にはブロック毎、近接し
た位置に複数個配置することも可能である。In the present embodiment, the number of attempts to conduct automatically is set and limited (to ka or the like). However, it is also possible to realize by limiting the time using an individual timer or the like. In the embodiment, only one temperature detector has been described. However, when the number of power elements is large and blocks are arranged in several places in a chip and distributed, a plurality of blocks are arranged in close proximity to each block. It is also possible.
【0076】以上のようにマイクロプロセッサを積極的
に用いて本発明を実施することができる。As described above, the present invention can be implemented by actively using a microprocessor.
【0077】また、それぞれの実施例におけるそれぞれ
の構成要素は、おのおのハードウェアで実現しても良い
し、後に例示したマイクロコンピュータのような高機能
演算装置で構成しソフトウェアで実現してもよい。Each component in each embodiment may be implemented by hardware, or may be implemented by a high-performance arithmetic device such as a microcomputer described later and implemented by software.
【0078】さて、以上の説明において要素65aは温
度検出用の素子として一般的なダイオードを多段直列接
続により実現した。(スイッチ)電力素子9a〜9dに
相当する部分は比較的大電流を流さねばならないためチ
ップ上のかなりの面積を占めることとなる。今これをチ
ップ上の4割程度と仮定した場合、図21に示す模様と
なる。図中180は集積回路チップ、181a〜181
dは(スイッチ)電力素子チップ、182は(多段)ダ
イオード、183はチップ上に配置された定電流回路で
ある。多段ダイオード182は電力素子ブロックの発熱
を検出するため配置されるが公知技術にはこの配置に関
しては言及されていない。ここで多段ダイオードが各電
力素子の熱的挙動を良く監視できる例を以下に開示す
る。In the above description, the element 65a is realized by a multi-stage series connection of a general diode as a temperature detecting element. (Switch) The portions corresponding to the power elements 9a to 9d have to flow a relatively large current, and therefore occupy a considerable area on the chip. If this is assumed to be about 40% on the chip, the pattern shown in FIG. 21 is obtained. In the figure, 180 is an integrated circuit chip, 181a to 181
d is a (switch) power element chip, 182 is a (multistage) diode, and 183 is a constant current circuit arranged on the chip. The multi-stage diode 182 is arranged to detect the heat generation of the power element block, but the prior art does not mention this arrangement. Here, an example in which the multi-stage diode can well monitor the thermal behavior of each power element will be disclosed below.
【0079】図22はこの観点から発案した本発明の一
つの実施例である。多段ダイオードの各段を182a〜
182dに分解し、各(スイッチ)電力素子チップに近
接した位置に配置する。これらはチップ上の(アルミニ
ウム等からなる)配線によって直列に接続され定電流源
183によって電流駆動される。多段ダイオード端子電
位を前記した温度異常検出器27で監視することで(ス
イッチ)電力素子チップを均等に監視することが可能と
なる。(スイッチ)電力素子チップは集積チップ上の一
辺に偏って配置されるとは限らず、図23,図24に示
すように2個所或いはそれ以上の個所のブロックに分割
配置されることが考えられるが多段ダイオードをブロッ
ク数に均等個近接させることで各ブロックの温度監視を
均等に施すことが可能になる。尚図23の182ab,
182cdはそれぞれダイオードである。FIG. 22 shows one embodiment of the present invention devised from this viewpoint. 182a-
182d, and arranged at a position close to each (switch) power element chip. These are connected in series by wiring (made of aluminum or the like) on the chip, and are driven by a constant current source 183. By monitoring the multi-stage diode terminal potential with the above-mentioned temperature abnormality detector 27, it becomes possible to monitor the (switch) power element chip evenly. (Switch) The power element chips are not necessarily arranged on one side of the integrated chip but may be divided into two or more blocks as shown in FIGS. 23 and 24. However, the temperature of each block can be evenly monitored by disposing the multi-stage diodes equally close to the number of blocks. Note that 182ab,
182 cd is a diode.
【0080】[0080]
【発明の効果】本発明によれば、過電流保護により自動
遮断機能を有する過電流保護付き電力素子に、これより
も若干反応は遅いが確実に異常を検知できる過温度保護
機能を両立させつつ、異常な状態にある電力素子を特定
して保護でき、簡単な回路構成で安価に実現できる改善
された導通,遮断制御装置を実現することができる。According to the present invention, a power element having an overcurrent protection function having an automatic cutoff function by overcurrent protection is provided with an overtemperature protection function capable of reliably detecting an abnormality while responding slightly more slowly than this. In addition, it is possible to identify and protect a power element in an abnormal state, and realize an improved conduction / cutoff control device which can be realized at a low cost with a simple circuit configuration.
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図3】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図4】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図5】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図6】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図7】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図8】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 8 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図9】図7,図8のブロックの動作を説明する要部波
形図。FIG. 9 is a main part waveform diagram for explaining the operation of the blocks in FIGS. 7 and 8;
【図10】図1の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 1;
【図11】図1の実施例の要部波形図。FIG. 11 is a waveform diagram of a main part of the embodiment of FIG. 1;
【図12】図1の実施例の要部波形図。FIG. 12 is a main part waveform diagram of the embodiment of FIG. 1;
【図13】本発明の他の実施例を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図14】図13の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 14 is a block diagram of components of the embodiment of FIG.
【図15】図13の実施例の構成要素のブロック図。FIG. 15 is a block diagram of components of the embodiment of FIG. 13;
【図16】本発明の他の実施例を示すブロック図。FIG. 16 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図17】図16の実施例のマイクロプロセッサの処理
フロー図。FIG. 17 is a processing flowchart of the microprocessor of the embodiment in FIG. 16;
【図18】図16の実施例のマイクロプロセッサの処理
フロー図。FIG. 18 is a processing flowchart of the microprocessor of the embodiment in FIG. 16;
【図19】図16の実施例のマイクロプロセッサの処理
フロー図。FIG. 19 is a processing flowchart of the microprocessor of the embodiment in FIG. 16;
【図20】図16の実施例の動作を説明する要部波形
図。FIG. 20 is a main part waveform diagram for explaining the operation of the embodiment in FIG. 16;
【図21】本発明の要素を説明するチップ図。FIG. 21 is a chip diagram illustrating an element of the present invention.
【図22】本発明の他の実施例を説明するチップ図。FIG. 22 is a chip diagram for explaining another embodiment of the present invention.
【図23】本発明の他の実施例を説明するチップ図。FIG. 23 is a chip diagram for explaining another embodiment of the present invention.
【図24】本発明の他の実施例を説明するチップ図。FIG. 24 is a chip diagram for explaining another embodiment of the present invention.
1,159…マイクロプロセッサ、2…電源、3a〜3
d…過電流検出回路、4a〜4d…論理積演算ゲート素
子、5a〜5d…ラッチ回路、6a〜6d…論理和演算
ゲート素子、7a〜7d…遮断回路、8a〜8d…半導
体素子、9a〜9d…(スイッチ)電力素子、10a〜1
0d…負荷、11a〜11d…入力回路、13…集積回
路、14a〜14d…クリア信号、17a〜17d…セ
ット信号、20…温度検出器、22a〜22d…入力信
号、25,157…通信用変調器、26…パルス発生
器、27…温度異常検出器、29…通信信号(ライン)、
32a,33a,35a,67…比較器、64,183…
定電流回路、65,182…(多段)ダイオード、81…
クロック信号、89…容量、90…リセット発生器、1
50…通信用復調器、151…中央処理ユニット、15
2…出力レジスタ、154…入力レジスタ、158a〜
158d…ピン指令信号、161…タイマ、162…過
熱表示ランプ、180…集積回路チップ、181a〜1
81d…(スイッチ)電力素子チップ、182a〜18
2d…ダイオード。1,159 ... microprocessor, 2 ... power supply, 3a-3
d: Overcurrent detection circuit, 4a to 4d: AND gate element, 5a to 5d: Latch circuit, 6a to 6d: OR gate element, 7a to 7d: Cutoff circuit, 8a to 8d: Semiconductor element, 9a to 9d ... (switch) power element, 10a-1
0d: load, 11a to 11d: input circuit, 13: integrated circuit, 14a to 14d: clear signal, 17a to 17d: set signal, 20: temperature detector, 22a to 22d: input signal, 25, 157: communication modulation , 26 ... Pulse generator, 27 ... Temperature abnormality detector, 29 ... Communication signal (line),
32a, 33a, 35a, 67 ... comparator, 64, 183 ...
Constant current circuit, 65, 182 (multistage) diode, 81 ...
Clock signal, 89 ... capacitance, 90 ... reset generator, 1
50: demodulator for communication, 151: central processing unit, 15
2: output register, 154: input register, 158a-
158d: Pin command signal, 161: Timer, 162: Overheat indicator lamp, 180: Integrated circuit chip, 181a-1
81d (switch) power element chips, 182a to 18
2d: diode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 昭二 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 林原 年男 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 岡本 周幸 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 大坂 一朗 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 Fターム(参考) 5G030 XX01 YY13 5G053 AA01 BA01 BA06 CA02 EA01 EA03 EA04 EC03 FA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shoji Sasaki 2520 Ojitakaba, Hitachinaka-shi, Ibaraki Co., Ltd. Inside the Automotive Equipment Division of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shuko Okamoto 4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Hitachi, Ltd. (72) Inventor Ichiro Osaka 4-6-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo Hitachi, Ltd. F term in the factory (reference) 5G030 XX01 YY13 5G053 AA01 BA01 BA06 CA02 EA01 EA03 EA04 EC03 FA05
Claims (16)
通,遮断する電力素子と、 当該電力素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する電流電圧変換手段
と、 当該電力素子の発熱量に応じて電圧信号もしくは電流信
号を可変する温度検出手段と、 当該電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に応
じて、所定の状態を維持するラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰パルス
を生成する復帰パルス生成手段と、 当該ラッチ手段の出力に応じて前記電力素子の導通,遮
断制御を行う導通,遮断制御手段と、を具備することを
特徴とした導通,遮断制御装置。1. A power element for conducting or interrupting power supply to a load mounted on a vehicle, current detection means for detecting a current flowing through the power element, and a current voltage for converting the detected current amount into a voltage signal. Converting means; temperature detecting means for changing a voltage signal or a current signal in accordance with the amount of heat generated by the power element; and latch means for maintaining a predetermined state in accordance with outputs from the current detecting means and the temperature detecting means. A return pulse generating means for generating a return pulse for returning the latch means to an initial state; and a conduction / cutoff control means for controlling conduction / cutoff of the power element according to an output of the latch means. A conduction / shutoff control device characterized by comprising:
を導通,遮断する複数の電力素子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を検出する複数の電流検
出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する複数の電流電圧変
換手段と、 当該複数の電力素子の発熱量に応じて電圧信号、あるい
は電流信号を可変する温度検出手段と、 当該複数の電流検出手段及び当該温度検出手段からの出
力に応じて、当該電力素子毎に所定の状態を維持する複
数のラッチ手段と、 当該複数のラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰
パルスを生成する復帰パルス生成手段と、 当該複数のラッチ手段の出力に応じて、前記複数の電力
素子毎に、導通,遮断制御を行う複数の導通,遮断制御
手段と、 を具備することを特徴とした導通,遮断制御装置。2. A plurality of power elements for conducting and interrupting power supply to a plurality of loads mounted on a vehicle, a plurality of current detection means for detecting an amount of current flowing for each of the power elements, and the detected amount of current A plurality of current-to-voltage converters, a temperature detector that varies a voltage signal or a current signal according to the amount of heat generated by the plurality of power elements, the plurality of current detectors, and the temperature detector A plurality of latch means for maintaining a predetermined state for each power element in accordance with the output from the plurality of power elements; a return pulse generating means for generating a return pulse for returning the plurality of latch means to an initial state; A plurality of conduction / interruption control means for performing conduction / interruption control for each of the plurality of power elements in accordance with the output of the latch means.
い値を、複数設定することができる電流検出手段、を具
備することを特徴とした導通,遮断制御装置。3. The device according to claim 1, further comprising current detection means for setting a plurality of detection thresholds for detecting an amount of current flowing through the power element. Conduction and cutoff control device.
当該電流検出手段の出力に応じて当該制御手段を制御す
ること、を特徴とした導通,遮断制御装置。4. The method according to claim 1, wherein the latch means is set to a predetermined state.
A conduction / shutoff control device, wherein the control means is controlled in accordance with an output of the current detection means.
帰パルス発生手段と当該ラッチ手段とをリセットするリ
セット発生手段、を具備することを特徴とした導通,遮
断制御装置。5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a return pulse generating means for returning the latch means to an initial state; and a reset generating means for resetting the latch means. Conduction and cutoff control device.
とを特徴とした導通,遮断制御装置。6. The conduction / shutoff control device according to claim 1, further comprising a variable means for varying the return pulse period.
段で発生する復帰パルスの出力を制限する制限手段、を
具備することを特徴とした導通,遮断制御装置。7. The continuity circuit according to claim 1, further comprising a limiter for limiting an output of a return pulse generated by said return pulse generator in accordance with an output of said latch. , Shutoff control device.
をカウントするカウント手段と、 当該カウント手段からの出力を所定値に設定されたカウ
ントしきい値と比較する比較手段と、を具備することを
特徴とした導通,遮断制御装置。8. A counting means according to claim 1, further comprising: a counting means for counting the number of return pulses generated by said pulse generating means; and a count threshold value for setting an output from said counting means to a predetermined value. And a comparing means for comparing with a conduction and cutoff control device.
態にリセットされること、を特徴とした導通,遮断制御
装置。9. A conduction / shutoff control device according to claim 8, wherein said counting means is reset to an initial state by said latch circuit output.
通,遮断する電力素子と、 当該電力素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する電流電圧変換手段
と、 当該電力素子の発熱量に応じて電圧信号もしくは電流信
号を可変する温度検出手段と、 当該電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に応
じて、所定の状態を維持するラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰パルス
を入力する復帰パルス入力端子手段と、 当該ラッチ手段の出力に応じて前記電力素子の導通,遮
断制御を行う導通,遮断制御手段と、を具備することを
特徴とした導通,遮断制御装置。10. A power element for conducting or interrupting power supply to a load mounted on a vehicle, current detection means for detecting a current flowing through the power element, and a current voltage for converting the detected current amount into a voltage signal. Converting means; temperature detecting means for changing a voltage signal or a current signal in accordance with the amount of heat generated by the power element; and latch means for maintaining a predetermined state in accordance with outputs from the current detecting means and the temperature detecting means. Return pulse input terminal means for inputting a return pulse for returning the latch means to an initial state; conduction / cutoff control means for controlling conduction / cutoff of the power element in accordance with an output of the latch means; A conduction / shutoff control device characterized by comprising:
給を導通,遮断する複数の電力素子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を検出する複数の電流検
出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する複数の電流電圧変
換手段と、 当該複数の電力素子の発熱量に応じて電圧信号、あるい
は電流信号を可変する温度検出手段と、 当該複数の電流検出手段及び当該温度検出手段からの出
力に応じて、当該電力素子毎に所定の状態を維持する複
数のラッチ手段と、 当該複数のラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰
パルスを入力する復帰パルス入力端子手段と、 当該複数のラッチ手段の出力に応じて、前記複数の電力
素子毎に、導通,遮断制御を行う複数の導通,遮断制御
手段と、を具備することを特徴とした導通,遮断制御装
置。11. A plurality of power elements for conducting or interrupting power supply to a plurality of loads mounted on a vehicle, a plurality of current detecting means for detecting an amount of current flowing for each of the power elements, A plurality of current-to-voltage converters, a temperature detector that varies a voltage signal or a current signal according to the amount of heat generated by the plurality of power elements, the plurality of current detectors, and the temperature detector A plurality of latch means for maintaining a predetermined state for each power element, a return pulse input terminal means for inputting a return pulse for returning the plurality of latch means to an initial state, A conduction / shutoff control device, comprising: a plurality of conduction / shutoff control means for conducting / shutoff control for each of the plurality of power elements in accordance with outputs of a plurality of latch means.
給を導通,遮断する複数の電力素子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を検出する少なくとも1
つの電流検出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する少なくとも1つの
電流電圧変換手段と、 当該電力素子の発熱量に応じて端子電圧を変化する直列
接続されたダイオードによる温度検出手段と、 当該電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に応
じて、当該電力素子毎に所定の制御信号を出力するマイ
クロプロセッサと、 当該マイクロプロセッサの出力に応じて、前記電力素子
毎に、導通,遮断制御を行う少なくとも1つの導通,遮
断制御手段と、を具備することを特徴とした導通,遮断
制御装置。12. A plurality of power elements for conducting and interrupting power supply to a plurality of loads mounted on a vehicle, and at least one of detecting at least one current flowing through each of the power elements.
Two current detecting means, at least one current-voltage converting means for converting the detected current amount into a voltage signal, and a temperature detecting means using a series-connected diode for changing a terminal voltage according to a heat generation amount of the power element, A microprocessor that outputs a predetermined control signal for each power element in response to outputs from the current detection means and the temperature detection means; and a conduction and cutoff for each power element in response to an output of the microprocessor A conduction / shutoff control device comprising at least one conduction / shutoff control means for performing control.
への電力供給を導通,遮断する少なくとも1つの電力素
子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を検出する少なくとも1
つの電流検出手段と、 当該検出電流量を電圧信号に変換する少なくとも1つの
電流電圧変換手段と、 当該電力素子の発熱量に応じて端子電圧を変化する直列
接続されたダイオードによる温度検出手段と、 当該電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に応
じて、当該電力素子毎に所定の状態を維持する少なくと
も1つのラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰パルス
を入力するマイクロプロセッサと、 当該マイクロプロセッサ出力に応じて、前記電力素子毎
に、導通,遮断制御を行う少なくとも1つの導通,遮断
制御手段と、を具備することを特徴とした導通,遮断制
御装置。13. An at least one power element for conducting or interrupting power supply to at least one load mounted on a vehicle, and at least one power element for detecting an amount of current flowing for each power element.
Two current detecting means, at least one current-voltage converting means for converting the detected current amount into a voltage signal, and a temperature detecting means using a series-connected diode for changing a terminal voltage according to a heat generation amount of the power element, At least one latch means for maintaining a predetermined state for each power element according to outputs from the current detection means and the temperature detection means, and a return pulse for returning the latch means to an initial state. A conduction / interruption control device comprising: a microprocessor; and at least one conduction / interruption control means for performing conduction / interruption control for each power element according to the microprocessor output.
への電力供給を導通,遮断する少なくとも1つの電力素
子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を制限する少なくとも1
つの電流制限手段と、 当該電力素子毎に過電流を検出する少なくとも1つの過
電流検出手段と、 当該電力素子の発熱量に応じて端子電圧を変化する直列
接続されたダイオードによる温度検出手段と、 当該過電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に
応じて、当該電力素子毎に所定の状態を維持する少なく
とも1つのラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰パルス
を出力するマイクロプロセッサと、 当該マイクロプロセッサ出力に応じて、前記電力素子毎
に、導通,遮断制御を行う少なくとも1つの導通,遮断
制御手段と、を具備することを特徴とした導通,遮断制
御装置。14. At least one power element for turning on and off power supply to at least one load mounted on a vehicle, and at least one power element for limiting an amount of current flowing for each power element.
Two current limiting means, at least one overcurrent detecting means for detecting an overcurrent for each power element, and a temperature detecting means using a series-connected diode for changing a terminal voltage according to a heat value of the power element, At least one latch means for maintaining a predetermined state for each of the power elements in response to outputs from the overcurrent detection means and the temperature detection means, and a return pulse for returning the latch means to an initial state. A conduction / interruption control device comprising: a microprocessor for performing conduction / interruption control for each power element in accordance with an output of the microprocessor.
への電力供給を導通,遮断する少なくとも1つの電力素
子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を制限する少なくとも1
つの電流制限手段と、 当該電力素子毎に過電流を検出する少なくとも1つの過
電流検出手段と、 当該電力素子の発熱量に応じて端子電圧を変化する直列
接続されたダイオードによる温度検出手段と、 当該過電流検出手段及び当該温度検出手段からの積信号
により当該電力素子毎に所定の状態をセットする少なく
とも1つのラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態にリセットするためのリセッ
トパルスを出力するマイクロプロセッサと、 当該マイクロプロセッサ出力に応じて、前記電力素子毎
に、導通,遮断制御を行う少なくとも1つの導通,遮断
制御手段と、を具備することを特徴とした導通,遮断制
御装置。15. At least one power element for turning on / off power supply to at least one load mounted on a vehicle, and at least one power element for limiting an amount of current flowing for each power element.
Two current limiting means, at least one overcurrent detecting means for detecting an overcurrent for each power element, and a temperature detecting means using a series-connected diode for changing a terminal voltage according to a heat value of the power element, At least one latch means for setting a predetermined state for each power element based on a product signal from the overcurrent detection means and the temperature detection means; and a microcontroller for outputting a reset pulse for resetting the latch means to an initial state. A conduction / interruption control device comprising: a processor; and at least one conduction / interruption control means for performing conduction / interruption control for each power element in accordance with the microprocessor output.
への電力供給を導通,遮断する少なくとも1つの電力素
子と、 当該電力素子毎に流れる電流量を制限する少なくとも1
つの電流制限手段と、 当該電力素子毎に過電流を検出する少なくとも1つの過
電流検出手段と、 当該電力素子の発熱量に応じて端子電圧を変化する直列
接続された複数のダイオードによる温度検出手段と、 当該過電流検出手段及び当該温度検出手段からの出力に
応じて、当該電力素子毎に所定の状態を維持する複数の
ラッチ手段と、 当該ラッチ手段を初期状態に復帰するための復帰パルス
を出力するマイクロプロセッサと、 当該マイクロプロセッサ出力に応じて、前記電力素子毎
に、導通,遮断制御を行う少なくとも1つの導通,遮断
制御手段と、を具備し、 前記複数のダイオードを前記電力素子の近辺に分散配置
することを特徴とした導通,遮断制御装置。16. At least one power element for turning on / off power supply to at least one load mounted on a vehicle, and at least one power element for limiting an amount of current flowing for each power element.
Current limiting means, at least one overcurrent detecting means for detecting an overcurrent for each power element, and a temperature detecting means comprising a plurality of diodes connected in series for changing a terminal voltage in accordance with a calorific value of the power element A plurality of latch means for maintaining a predetermined state for each of the power elements in accordance with outputs from the overcurrent detection means and the temperature detection means; and a return pulse for returning the latch means to an initial state. A microprocessor for outputting, and at least one conduction / interruption control means for conducting / interrupting control for each of the power elements in accordance with the microprocessor output; A conduction / shut-off control device characterized by being distributedly arranged in different locations.
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